JPH0132387B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は弁装置に係り、シートリングのシート
力を可変とした弁部と、該弁部を切換える際にシ
ートリングのシート力解除、弁体の変位、シート
リングのシート力復帰の順に従つてシートリング
及び弁体を駆動するピストン・シリンダ機構及び
供給制御機構を設けた弁装置を提供することを目
的とする。

例えば球状弁体中に流路を形成し、この球状弁
体の弁軸を外部から回動変位させてポートの接続
状態を切換える構成の切換弁が知られている。こ
の種切換弁の弁体は、通常コイルばね等のばね力
によつてシートリングに着座させる構成であるた
め、弁体のシート力が弱く、例えばバタフライ弁
等と同様弁体に高差圧が作用する箇所には通常使
用しない。しかして、弁体に高差圧が作用するよ
うな条件下で用いなければならない場合には、例
えば弁座となるシートリングのシート力を可変で
きる構成とする必要がある。

しかるに、シートリングのシート力を可変とし
た従来の弁装置は、弁体が回動変位している最中
はシートリングによるシート力を解除する必要が
あるため、弁体の回動限位置にリミツトスイツチ
を設け、このリミツトスイツチの開閉信号によつ
てシート力の解除或いは復帰を制御する構成とさ
れていた。従つて、シート力の解除・復帰機構の
構成が複雑であり、それだけ故障率も高く、例え
ばシートリングが弁体に対する締付けを解除して
いないのに弁体を回動させてしまうこともあつ
た。このため、弁体とシートリングの摺接部分が
摩耗しやすく、シートリングによるシール効果が
著しく低下したり、さらには弁体が損傷して使い
ものにならなくなつてしまうことがある等の欠点
を有していた。又、シートリングのシート力を可
変するために、従来は、環状のシートリング内に
作動油の流路を形成し、作動油の油圧に応じてシ
ートリングを弁体に押圧或いは押圧解除する構成
とされていたため、構成が非常に複雑であり、又
シートリングに供給される作動油は弁体駆動用の
作動油と同一配管系のものを用いていたため、シ
ートリングに対する押圧力と弁体に対する駆動力
を各別に調整することができない等の欠点を有し
ていた。

本発明は上記欠点を除去したものであり、以下
図面とともにその一実施例につき説明する。第１
図は本発明弁装置の一実施例の概略構成図、第
２，３図は夫々弁部の一実施例の縦断面図及び横
断面図、第４，５図はピストン・シリンダ機構の
一実施例の異なる動作状態における縦断面図を示
す。

第１図中、弁装置１は、本実施例の場合４ポー
ト２位置切換型の弁部２と、該弁部２を開閉駆動
するピストン・シリンダ機構３と、弁部２及びピ
ストン・シリンダ機構３に対して作動流体を供給
する流体圧源４と、この流体圧源４から弁部２へ
の圧力流体の供給を制御する供給制御機構５とか
ら大略構成されている。

弁部２は、第２，３図に示す如く、４個のポー
ト６，７，８，９が十字状に連通形成された弁本
体１０内に、球状弁体１１を略90度の範囲で回動
変位可能に支承した構成をなす。弁体１１内には
一対の流路１２，１３が互いに対称に形成してあ
り、各ポート６，７，８，９間の連通状態は弁体
１１の回動変位位置に応じて本実施例の場合２通
りに切換えることができる。又、弁本体１０内の
各ポート６，７，８，９の開口部には、プラスチ
ツク材或いはゴム材等からなるシートリング６
ａ，７ａ，８ａ，９ａが設けてある。各シートリ
ング６ａ，７ａ，８ａ，９ａは夫々ポート６，
７，８，９の夫々の軸線方向に変位可能に設けた
押圧部材６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂに組み込まれて
おり、各押圧部材６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂは弁本
体１０内に形成した作動流体給排路６ｃ，７ｃ，
８ｃ，９ｃを介して供給された作動流体によつ
て、弁体１１に対するシート力を大とする方向に
シートリング６ａ，７ａ，８ａ，９ａを押圧する
ことができる。これら作動流体給排路６ｃ，７
ｃ，８ｃ，９ｃは弁本体１０外で一本の管路１４
にまとめられており、管路１４の一端側が流体圧
源４内のポンプ１５に、又他端側がピストン・シ
リンダ機構３に接続されている。

弁体駆動部３′は、弁部２の弁軸１１ａに固定
したピニオン１６とピニオン１６に噛合するラツ
ク１７と、ラツク１７を往復動させて弁体１１を
回動変位せしめる弁部２のシートリング６ａ，７
ａ，８ａ，９ａに対する押圧或いは押圧解除を行
なうピストン・シリンダ機構３とから大略構成さ
れている。なお、上記ピニオン１６とラツク１７
とにより弁部２を開閉する開閉機構が構成されて
いる。ピストン・シリンダ機構３は、第４，５図
に示す如くシリンダ１８の一方の空間部１９内に
大径の主ピストン２０を嵌装し、さらに主ピスト
ン２０内の空間部に小径の第１の従ピストン２１
を嵌装して大略構成されている。供給制御機構５
は、シリンダ１８の他方の空間部２２内に、主ピ
ストン２０にピストンロツド２３によつて連結さ
れた第２の従ピストン２４を嵌装して大略構成さ
れている。第１の従ピストン２１のピストンロツ
ド２５は主ピストン２０及びシリンダの壁部を摺
動自在に挿通しており、その先端部にラツク１７
が一体的に取付けられている。又第１の従ピスト
ン２１には貫通孔２１ａが穿設してあり、これに
より主ピストン２０内の空間部内を第１の従ピス
トン２１は主ピストン２０とは別個に動くことが
できる。従つて、主ピストン２０が動作しはじめ
ても、第１の従ピストン２１は相対的に主ピスト
ン２０の内部空間内を摺動することになり、その
分主ピストン２０の動作開始より所定時間遅れて
動作することになる。又、第１の従ピストン２１
が動作する際、主ピストン２０の空間内の流体は
貫通孔２１ａを通過する。そのため、第１の従ピ
ストン２１の遅れ時間は、貫通孔２１ａの内径を
選定することにより任意の時間に設定される。

シリンダ１８の一方の空間部１９は、主ピスト
ン２０によつて一対の室１９ａ，１９ｂに区画さ
れている。夫々の室１９ａ，１９ｂは夫々管路２
６，２７によつて流体圧源４内の２位置４ポート
の電磁弁２８に接続されており、電磁弁２８の切
換えによりポンプ１４或いはリザーバ２９に選択
的に接続される。

シリンダ１８の他方の空間部２２は、第２の従
ピストン２４によつて一対の室２２ａ，２２ｂに
区画されており、両室２２ａ，２２ｂはシリンダ
１８内に穿設した連通路３０によつて互いに連通
している。ここで、室２２ａは管路１４によつて
ポンプ１５に連通接続されており、室２２ｂは管
路３１によつてリザーバ２９に連通接続されてい
る。又、空間部２２内壁の左右の端部にはＯ−リ
ング等のシール部材が設けてある。

ここで、電磁弁２８とポンプ１５との間を接続
する管路３２及び弁部２とポンプ１５との間を接
続する管路１４中には夫々作動流体の圧力を可変
調節するための絞り弁３２ａ，１４ａが設けてあ
る。従つて、各絞り弁３２ａ，１４ａの弁開度を
個別に調整することにより、主ピストン２０に対
する押圧力（即ち弁体駆動力）とシートリング６
ａ，７ａ，８ａ，９ａに対する押圧力を各別に調
整することができる。

今、ピストン・シリンダ機構３の主ピストン２
０が第４図に示す左方の摺動限位置にあるとき、
弁体１１は第３図に示す如く同図中反時計方向の
回動限位置にあり、ポート６とポート７が、又ポ
ート８とポート９が夫々互いに連通している。

又このとき、供給制御機構５の第２の従ピスト
ン２４は第４図に示す如く同図中左方の摺動限位
置にあり、空間部２２の内壁左端部のシール部材
に当接している。このため、管路３１と連通路３
０は、第２の従ピストン２４によつて互いに遮断
されている。従つて、高圧の作動流体が弁部２内
の作動流体給排路６ｃ，７ｃ，８ｃ，９ｃ内に閉
じ込められた状態にあり、弁部２内のシートリン
グ６ａ，７ａ，８ａ，９ａはポンプ１５から圧送
された作動流体によつて所定のシート力でもつて
弁体１１に押圧されている。従つて、弁本体１０
内を流れる流体によつて弁体１１に対して高差圧
が作用した状態においても、ポート６，９間或い
はポート７，８間での流体漏れは生じない。

次に、弁部２を切換えるに際して電磁弁２８を
通電励磁する。これにより、電磁弁２８が切換わ
り、ピストン・シリンダ機構３の室１９ｂに対し
てポンプ１５から作動流体が供給される。その結
果、シリンダ１８内の主ピストン２０は室１９ｂ
内に供給された作動流体によつて第４図中右方に
押動される。

尚、第４図において主ピストン２０が室１９ｂ
内の左方摺動限位置にあるとき、主ピストン２０
と室１９ｂの左方内壁との間には隙間がないよう
に見えるが、油圧機器等を扱う当業者であれば室
１９ｂの左方内壁に突起あるいは凹部等を設けて
管路２７に連通する隙間を設けるのは常識である
ので、本実施例では省略してある。

主ピストン２０が空間部１９の内壁左端部から
離間するとこれと一体の第２の従ピストン２４も
空間部２２の内壁左端部から離間し、これにより
連通路３０は管路３１に連通する。このため、そ
れまで弁部２の各シートリング６ａ，７ａ，８
ａ，９ａを押圧していた作動流体はリザーバ２９
側に排出され、これによりシートリング６ａ，７
ａ，８ａ，９ａの弁体１１に対するシート力は解
除される。なお、上記シート力は作動流体の圧力
を降圧させることにより解除できるので、第２の
従ピストン２４の動作開始により直ちに解除され
る。

ここで、主ピストン２０内の第１の従ピストン
２１は主ピストン２０の内壁左端部から一定距離
離間しているから、主ピストン２０の変位開始初
期においては、第１の従ピストン２１は停止した
ままである。又前述の如く、第１のピストン２１
の貫通孔２１ａの孔径を変えることにより、主ピ
ストン２０が動作開始してから第１のピストン２
１が動作するまでの遅れ時間を容易に設定できる
ので、シートリング６ａ，７ａ，８ａ，９ａに対
する押圧が解除される前に弁軸１１ａが回動する
ことは有り得ない。

主ピストン２０の内壁左端部が第１の従ピスト
ン２１に当接すると、第１の従ピストン２１は主
ピストン２０と一体変位可能とされ、ラツク１７
を第１図中右方に押動しながら変位する。このた
め、ラツク１７の変位とともにピニオン１６が略
90度回動変位し、弁体１１は弁軸１１ａによつて
90度回動変位せしめられる。その結果、弁本体１
０の各ポート６，７，８，９の接続状態が切換わ
り、ポート６と９がポート７と８が夫々互いに連
通する状態とされる。尚、弁体１１の流路１２，
１３は互いに対称であるから、弁体１１が回動変
位中に弁本体１０内の流体から受ける力は互いに
相殺され、従つて弁体１１の回動負荷は小さい。

主ピストン２０が第５図に示す如く同図中右方
の摺動限位置まで変位すると、第２の従ピストン
２４が空間部２２の内壁右端部のシール部材に当
接し、こんどは管路１４と連通路３０が互いに遮
断される。その結果、それまでリザーバ２９側に
開放されていた作動流体が管路１４中に閉塞さ
れ、弁部２のシートリング６ａ，７ａ，８ａ，９
ａは再び弁体に押圧される。これにより、弁部２
のポート６，７間及びポート８，９間は夫々流体
漏れの生じない状態にシールされる。

このように、弁装置１は、電磁弁２８を通電励
磁することによりピストン・シリンダ機構３と供
給制御機構５を動作せしめ、弁部２を切換えるこ
とができ、両機構３，５は主ピストン２０，２
１，２４の変位とともにシートリング６ａ，７
ａ，８ａ，９ａの押圧解除、弁体１１の回動変
位、シートリング６ａ，７ａ，８ａ，９ａの押圧
の一連の動作を行なうから、動作が極めて安全・
確実である。

次に、弁部２の弁体１１を反時計方向に回動変
位させるには、電磁弁２８に対する通電を断つ。
これにより室１９ａに対して作動流体が供給さ
れ、主ピストン２０は第５図に示す右方の摺動限
位置から左方に変位する。そして、この変位の過
程において、弁体１１に対するシートリング６
ａ，７ａ，８ａ，９ａの押圧解除、弁体１１の回
動変位、シートリング６ａ，７ａ，８ａ，９ａに
対する押圧といつた一連の動作が行なわれる。

こゝで、上記構成になる弁装置１は、弁体１１
を回動変位せしめる第１の従ピストン２１とシー
トリング６ａ，７ａ，８ａ，９ａに対して押圧或
いは押圧解除を制御する第２の従ピストン２４と
を、主ピストン２０の動作にあわせて従動するよ
う一体構造のシリンダ１８内に組込んだ構成とし
ているため、構成が簡単であり、従つて動作が極
めて確実である。

尚上記実施例において、シリンダ１８はピスト
ン・シリンダ機構３と供給制御機構５とで互いに
別体とする構成としてもよい。

尚、上記実施例において、弁部２のポートの数
は４個に限らず、それ以外の他の適宜数としても
よい。

又、上記実施例において、ピストン・シリンダ
機構３と供給制御機構５の作動流体としては、油
に限らず他の液体或いは気体等を用いてもよい。

上述の如く、本発明弁装置は、供給制御装置の
動作により弁体に対するシートリングのシート力
を小としたのちに弁体を変位せしめるから、弁体
はシートリングによつて押圧されることなくスム
ーズに変位することができ、又弁体が所定位置ま
で回動変位し終えたあとで、シートリングのシー
ト力を大として該シートリングを弁体当接側に押
圧するから、弁体のポート切換動作中を除いてポ
ート間を弁体とシートリングによつて確実にシー
ルすることができ、又シートリングの押圧解除、
弁体の変位、シートリングの押圧等の一連の動作
を極めて簡単に行なうことができるので、弁体に
高差圧が作用するような条件下においても安心し
て適用することができる。さらに、主ピストンの
動作に連動する第２の従ピストンの変位によりシ
ートリングを弁体に押圧する流体圧力を降圧でき
るので、短時間でシートリングによる弁体の押圧
を解除でき、しかも主ピストン内に摺動自在に設
けられた第１の従ピストンの貫通孔の孔径を変え
ることにより弁体を駆動する第１の従ピストンの
動作遅れ時間を容易に変更することができるの
で、シートリングの押圧が解除される前に弁体が
駆動されてしまうことを確実に防止できる等の特
長を有する。

又、本発明弁装置は、弁体を球状弁体とし、シ
ートリングに対する押圧或いは押圧解除を流体の
力によつて行なう構成とすることにより、例えば
流体管路中に設けた絞り弁等の絞り弁開度を可変
するだけで、シートリングの弁体に対するシート
力を極めて簡単に可変しえ、又シートリング押圧
駆動系を弁体を回動変位させるための駆動系とは
別系統とすることができるからより高度な制御が
可能であり、さらに又ピストン・シリンダ機構と
供給制御機構とを主ピストンと２個の従ピストン
を一体構造のシリンダ内に組付けて構成すること
により、弁体の駆動とシートリングに対する押圧
駆動の２つの動作を極めて簡単な構成で制御する
ことができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明弁装置の一実施例の概略構成
図、第２，３図は夫々弁部の一実施例の縦断面図
及び横断面図、第４，５図はピストン・シリンダ
機構の一実施例の異なる動作状態における縦断面
図である。 １……弁装置、２……弁部、３……ピストン・
シリンダ機構、４……流体圧源、５……供給制御
機構、６ａ，７ａ，８ａ，９ａ……シートリン
グ、６ｂ，７ｂ，８ｂ，９ｂ……押圧部材、１１
……弁体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体圧によりシートリングを弁体方向に付勢
   するシートリング押圧部材を有してなる弁部と、
   該弁部を開閉する開閉機構を駆動するピストン・
   シリンダ機構と、該ピストン・シリンダ機構およ
   び前記弁部に作動流体を供給する流体圧源と、前
   記ピストン・シリンダ機構の作動に連動して該流
   体圧源から前記弁部への作動流体の供給を制御す
   る供給制御機構とからなり、前記ピストン・シリ
   ンダ機構は、内部に空間を有する主ピストンと該
   主ピストンの内部空間内に摺動自在に嵌入する第
   １の従ピストンと、一端が該第１の従ピストンに
   結合し、他端が前記主ピストンを貫通して延在し
   前記開閉機構に結合されたピストンロツドとを有
   しており、該第１の従ピストンは摺動方向に貫通
   する貫通孔を有し、該空間内の流体が該貫通孔を
   通ることにより該主ピストンより所定時間遅れて
   変位し、その変位によつて前記弁部の弁体を変位
   させ、又前記供給制御機構は第２の従ピストンを
   有しており、該第２の従ピストンは前記主ピスト
   ンとともに変位し、その変位によつて流体圧を降
   圧させ前記シートリングによる弁体の押圧を解除
   する構成としてなることを特徴とする弁装置。 ２ 前記弁部の弁体は、軸周りに所定角度回動変
   位可能とされた球状弁体からなり、しかも前記弁
   体を押圧するシートリングは弁本体外部から供給
   された作動流体の圧力に応じて前記弁体に対する
   シート力を可変される構成としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の弁装置。